DE102010039823A1 - Method for drive slip controlling of e.g. scooter, involves providing reduction gradient for drive torque such that wheel is provided in stable area below wheel-track adhesion limit for longer time period than in unstable area above limit - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß Oberbegriff von Anspruch 1 sowie eine Vorrichtung gemäß Oberbegriff von Anspruch 14.The invention relates to a method according to the preamble of claim 1 and to a device according to the preamble of
Das Motorrad hat sich im Laufe der letzten Jahrzehnte von einem kostengünstigen Fortbewegungsmittel zu einem Freizeitgefährt entwickelt, bei welchem vermehrt sowohl die Sicherheit als auch der Komfort des Fahrers in den Vordergrund gerückt wird. Ähnlich wie bei den Automobilen vor einigen Jahren werden zunehmend auch Motorräder mit Anti-Blockiersystemen (ABS) ausgerüstet. Aus der
Traditionell haben Krafträder je ein Betätigungselement für jeden der beiden Bremskreise. Meist wird die Vorderradbremse durch einen „Handbremshebel” und die Hinterradbremse durch einen „Fußbremshebel” betätigt. Im Zusammenhang mit Motorrädern versteht man unter einer „Integralbremsanlage” eine Bremsanlage, bei der bei Betätigung des Handbremshebels bzw. des Fußbremshebels zusätzlich die Bremse des anderen Bremskreises durch einen aktiven Druckaufbau eingebremst wird. Aufgrund der Betätigung eines einzigen Betätigungselements (z. B. Handbremshebel und/oder Fußbremshebel) erfolgt die automatische Bremskraftverteilung bzw. Bremsdruckverteilung zwischen Vorderrad und Hinterrad z. B. über eine Elektronik, mittels welcher eine vorgegebene Bremskraftverteilung gesteuert wird (auch ABD-Funktion (Active Brakeforce Distribution) genannt). Integralbremsanlagen für Krafträder sind beispielsweise aus der
In der
Aus dem Stand der Technik sind ebenfalls Fahrzeuge bekannt, die aufgrund ihrer kinematischen Freiheitsgrade und fahrdynamischen Eigenschaften als Einspurfahrzeuge gelten, jedoch nicht über zwei sondern drei Räder verfügen, nämlich zwei (z. B. schmale) Vorderräder und ein (z. B. breiteres) Hinterrad. Diese Fahrzeuge werden auch oftmals als Quasi-Einspurfahrzeuge bezeichnet. Eine besondere Eigenschaft dieser Fahrzeuge ist es, dass sie – wie herkömmliche, zweirädrige Motorräder oder Motorroller – eine Schräglage benötigen, um Querbeschleunigungen aufbauen, also ebene Kurven durchfahren zu können. Ein dreirädriges Fahrzeug mit zwei vorderen Steuerrädern und einem Hinterrad wird z. B. in der
In der
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Antriebsschlupfregelung eines motorisierten Einspurfahrzeugs sowie eine entsprechende Vorrichtung bereitzustellen, mit welchem das Antriebsrad des Einspurfahrzeugs schnell und zuverlässig stabilisiert wird, um so das Rad nicht seitlich wegrutschen zu lassen.The invention is therefore based on the object to provide a method for traction control of a motorized single-track vehicle and a corresponding device with which the drive wheel of Einspurfahrzeugs is stabilized quickly and reliably so as not to let the wheel sideways.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Verfahren gemäß Anspruch 1 sowie die Vorrichtung gemäß Anspruch 14 gelöst.This object is achieved by the method according to claim 1 and the device according to
Erfindungsgemäß werden unter Einspurfahrzeugen sowohl zweirädrige als auch die oben erwähnten dreirädrigen (Quasi) Einspurfahrzeuge verstanden.According to the invention, single-track vehicles are understood to mean both two-wheeled and the above-mentioned three-wheeled (quasi) single-track vehicles.
Erfindungsgemäß wird unter einem Gradient des Motorantriebsmoments allgemein ein Maß für die Änderung des Motorantriebsmomentes in einem Zeitintervall verstanden. Das Motorantriebsmoment kann dabei kontinuierlich oder stufenförmig verändert werden (erhöht oder verringert). Ein Verringerungsgradient stellt somit ein Maß für die Geschwindigkeit der Motormomentenverringerung dar.According to the invention, a gradient of the engine drive torque is generally understood as a measure of the change in the engine drive torque in a time interval. The motor drive torque can be changed continuously or stepwise (increased or decreased). A reduction gradient thus represents a measure of the speed of the engine torque reduction.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, den erste Schwellenwert zur Erkennung einer Durchdrehneigung des Antriebsrades und/oder die Verringerung des Motorantriebsmoments derart vorzugeben, dass das Antriebsrad sich für eine längere Zeitdauer in einem stabilen Bereich unterhalb der Kraftschlussgrenze befindet als es sich in einem instabilen Bereich oberhalb der Kraftschlussgrenze befindet. Die Kraftschlussgrenze entspricht dem Reibwertmaximum der entsprechenden μ-Schlupf-Kurve.The invention is based on the idea of specifying the first threshold value for detecting a tendency to spin of the drive wheel and / or the reduction of the motor drive torque such that the drive wheel is in a stable region below the adhesion limit for a longer period of time than it is in an unstable region above the traction limit is located. The adhesion limit corresponds to the friction coefficient maximum of the corresponding μ-slip curve.
Ein Vorteil der Erfindung liegt in der schnellen und zuverlässigen Stabilisierung des Einspurfahrzeugs. Durch die frühzeitige geeignete Reduzierung des Motormomentes wird das angetriebene Rad schnell stabilisiert. Dies erhöht die Fahrsicherheit und hilft Unfälle und Stürze zu vermeiden.An advantage of the invention lies in the fast and reliable stabilization of the single-track vehicle. By early appropriate reduction of the engine torque, the driven wheel is stabilized quickly. This increases driving safety and helps to prevent accidents and falls.
Die Zeitdauer, in welcher sich das Rad in einem instabilen Bereich oberhalb der Kraftschlussgrenze befindet, ist bevorzugt kleiner als ca. 150 ms.The time period in which the wheel is in an unstable region above the adhesion limit is preferably less than about 150 ms.
Bevorzugt wird der erste Schwellenwert zur Erkennung der Durchdrehneigung derart niedrig vorgegeben, dass sich das Antriebsrad für eine längere Zeitdauer in dem stabilen Bereich befindet als es sich in dem instabilen Bereich befindet.Preferably, the first threshold for detecting the spin tendency is set so low that the drive wheel is in the stable region for a longer period of time than it is in the unstable region.
Zusätzlich wird bevorzugt der Verringerungsgradient für die Verringerung des Motorantriebsmoments derart groß gewählt, dass sich das Antriebsrad für eine längere Zeitdauer in dem stabilen Bereich befindet als es sich in dem instabilen Bereich befindet. In addition, it is preferable that the reduction gradient for the reduction of the motor drive torque be set so large that the drive wheel is in the stable region for a longer period of time than it is in the unstable region.
Der erste Schwellenwert beträgt vorteilhafterweise mindestens etwa 2 km/h und höchstens 3% einer Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit. Die Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit wird dabei besonders bevorzugt aus der Radgeschwindigkeit des Vorderrades bestimmt.The first threshold is advantageously at least about 2 km / h and at most 3% of a vehicle reference speed. The vehicle reference speed is particularly preferably determined from the wheel speed of the front wheel.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird der erste Schwellenwert in Anhängigkeit von einem Fahrbahnreibwert und/oder einer Kritikalität der Fahrsituation, vorgegeben. Dabei wird der erste Schwellenwert bei kleinen Fahrbahnreibwerten und/oder bei Fahrsituationen mit hoher Kritikalität kleiner gewählt, um so erst gar keine starke Geschwindigkeitszunahme des Rades zuzulassen. Eine Fahrsituation mit hoher Kritikalität ist z. B. eine Kurvenfahrten, welche besonders bevorzugt anhand eines Schräglagenwinkels und/oder einer Querbeschleunigung erkannt und beurteilt wird. Besonders bevorzugt wird der Fahrbahnreibwert anhand der erreichten Fahrzeugbeschleunigung abgeschätzt.According to one embodiment of the invention, the first threshold value is specified as a function of a road friction coefficient and / or a criticality of the driving situation. In this case, the first threshold value is chosen to be smaller for small road friction coefficients and / or for driving situations with a high criticality, so as not to allow any strong increase in the speed of the wheel at all. A driving situation with high criticality is z. As a cornering, which is particularly preferably detected and assessed based on a banking angle and / or a lateral acceleration. Particularly preferably, the road friction coefficient is estimated on the basis of the achieved vehicle acceleration.
Um einen ungewollten ersten Eintritt in die Antriebsschlupfregelung zu verhindern, wird bevorzugt ein zweiter Schwellenwert vorgegeben, welcher für den ersten Eintritt in die Antriebsschlupfregelung herangezogen wird, wobei der zweite Schwellenwert größer als der erste Schwellenwert ist. Der erste Schwellenwert wird dann für die Regelung nach dem ersten Eintritt in die Antriebsschlupfregelung herangezogen.In order to prevent an unwanted first entry into the traction control system, a second threshold value is preferably preset, which is used for the first entry into the traction control, wherein the second threshold value is greater than the first threshold value. The first threshold is then used for the control after the first entry into the traction control system.
Eine Entscheidung, ob der erste oder der zweite Schwellenwert der Erkennung eine Durchdrehneigung zugrunde gelegt wird, wird bevorzugt in Abhängigkeit von dem vom Fahrer angeforderten Antriebsmoment getroffen.A decision as to whether the first or the second threshold of the recognition is based on a tendency to spin is preferably made as a function of the drive torque requested by the driver.
Nach der Verringerung des Motorantriebsmoments mit einem definierten Verringerungsgradienten wird das Motorantriebsmoment gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem Aufbaugradienten erhöht, welcher betragsmäßig kleiner ist als der Verringerungsgradient. Allerdings wird das Motorantriebsmoment vorteilhafterweise nicht erhöht, solange eine Kurvenfahrt oder eine andere Fahrsituation mit hoher Kritikalität vorliegt.After the reduction of the motor drive torque with a defined reduction gradient, the motor drive torque is increased according to a preferred development of the method according to the invention with a buildup gradient which is smaller in magnitude than the reduction gradient. However, the engine drive torque is advantageously not increased as long as a cornering or other driving situation with high criticality is present.
Die Größe des Aufbaugradients wird bevorzugt in Abhängigkeit von dem vom Fahrer angeforderten Antriebsmoment und/oder dem Fahrbahnreibwert und/oder dem aktuellen Antriebsschlupf des Antriebsrades gewählt.The size of the build-up gradient is preferably selected as a function of the drive torque requested by the driver and / or the road friction coefficient and / or the current drive slip of the drive wheel.
Im Falle eines Einspurfahrzeuges mit einem Antriebsmotorsteuergerät, welches über eine Schnittstelle zur Vorgabe eines Motorsollmomentes verfügt, wird bevorzugt zur Antriebsschlupfregelung kein Bremseingriff zur Reduzierung der Durchdrehneigung an dem Antriebsrad durchgeführt. Bei erkannter Durchdrehneigung des Antriebsrades wird eine Verringerung des Motorantriebsmoments mit anschließendem stufenweisen Wiederaufbau des Motorantriebsmoments durchgeführt, wobei dem Antriebsmotorsteuergerät ein Motorsollmomentenverlauf vorgegeben wird.In the case of a Einspurfahrzeuges with a drive motor control unit, which has an interface for specifying a target engine torque, no braking intervention is preferably carried out for traction control to reduce the tendency to spin on the drive wheel. When detected tendency to spin of the drive wheel, a reduction of the motor drive torque is performed with subsequent gradual reconstruction of the motor drive torque, wherein the drive motor control unit a motor setpoint torque curve is specified.
Im Falle eines Einspurfahrzeuges mit einem Antriebsmotorsteuergerät, welches über eine digitale Schnittstelle zur Motorregelung verfügt, welche nur eine Abschaltung bzw. Anschaltung eines Antriebszylinders ermöglicht, wird bevorzugt ein Motorsollmomentenverlauf bestimmt, welcher mit einem Motoristmomentenverlauf verglichen wird. Dann wird durch geeignete Abschaltung bzw. Anschaltung des Antriebszylinders der Motoristmomentenverlauf an den Motorsollmomentenverlauf angeglichen. So kann trotz nur digitaler Schnittstelle ein vorgegebener Motormomentenverlauf erzielt werden.In the case of a Einspurfahrzeuges with a drive motor control unit, which has a digital interface for engine control, which only allows a shutdown or connection of a drive cylinder, a motor target torque curve is preferably determined, which is compared with a Motoristmomentenverlauf. Then the motor torque curve is adjusted to the motor setpoint torque curve by suitable disconnection or connection of the drive cylinder. Thus, despite only digital interface, a predetermined engine torque curve can be achieved.
Ebenso ist es im Falle eines Einspurfahrzeuges mit einem Antriebsmotorsteuergerät, welches über eine digitale Schnittstelle zur Motorregelung verfügt, welche nur eine Abschaltung bzw. Anschaltung eines Antriebszylinders ermöglicht, bevorzugt, bei erkannter Durchdrehneigung eine temporäre Abschaltung des Antriebszylinders durchzuführen und zusätzlich eine Bremskraft zur Reduzierung der Durchdrehneigung an dem Antriebsrad aufzubauen.Likewise, in the case of a single-track vehicle with a drive motor control unit which has a digital interface for motor control, which only enables a shutdown or connection of a drive cylinder, it is preferable to carry out a temporary shutdown of the drive cylinder with detected spinning tendency and additionally a braking force to reduce the tendency to spin to build on the drive wheel.
Vorteilhafterweise wird bei einem Bremseingriff die Bremskraft auf einen Maximalwert begrenzt, welcher in Abhängigkeit von dem vom Fahrer angeforderten Antriebsmoment gewählt wird.Advantageously, in a braking intervention, the braking force is limited to a maximum value which is selected as a function of the drive torque requested by the driver.
Die Bremskraft wird gemäß einer Weiterbildung der Erfindung konstant gehalten, solange die Möglichkeit einer weiteren Durchdrehneigung besteht. Die Möglichkeit einer weiteren Durchdrehneigung wird anhand des vom Fahrer angeforderten Antriebsmoments ermittelt. Die Bremskraft wird um einen Betrag erhöht, sobald eine weitere Durchdrehneigung des Antriebsrades erkannt wird.The braking force is kept constant according to a development of the invention, as long as there is the possibility of further spinning tendency. The possibility of further tendency to spin is determined on the basis of the driver's requested drive torque. The braking force is increased by an amount as soon as a further tendency to spin of the drive wheel is detected.
Die Bremskraft wird bevorzugt erst wieder reduziert, wenn eine vorgegebene Wartezeit überschritten ist, innerhalb welcher keine weitere Durchdrehneigung erkannt wurde. Alternativ wird die Bremskraft proportional zu einer Rücknahme des angeforderten Antriebsmoments durch den Fahrer reduziert. Oder die Bremskraft wird vollständig abgebaut, sobald das Antriebsrad einen Bremsschlupf größer als eine vorgegebene Bremsschlupfschwelle zeigt.The braking force is preferably reduced again only when a predetermined waiting time is exceeded, within which no further tendency to spin has been detected. Alternatively, the braking force is reduced in proportion to a withdrawal of the requested driving torque by the driver. Or the braking force is completely reduced as soon as the drive wheel shows a brake slip greater than a predetermined brake slip threshold.
Bei einer erkannten Durchdrehneigung des Antriebsrades wird bevorzugt zusätzlich Bremskraft zur Reduzierung der Durchdrehneigung an dem Antriebsrad aufgebaut, wobei dies besonders bevorzugt bei einem Einspurfahrzeug mit einem Antriebsmotorsteuergerät, welches über eine digitale Schnittstelle zur Motorregelung verfügt, welche nur eine Abschaltung bzw. Anschaltung eines Antriebszylinders ermöglicht, durchgeführt wird. In a detected tendency to spin of the drive wheel braking force is preferably additionally constructed to reduce the tendency to spin on the drive wheel, this being particularly preferred in a single-track vehicle with a drive motor control unit which has a digital interface for engine control, which only allows a shutdown or connection of a drive cylinder, is carried out.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird bevorzugt in Ergänzung zu einem Antiblockiersystem (ABS) und/oder einem Bremskraftverteilungsregelsystem und/oder eines Integralbremssystems eingesetzt. Durch eine Kombination dieser Regelstrategien wird die Fahrzeugregelung besser auf die entsprechende Fahrsituation abgestimmt, wodurch die Fahrsicherheit erhöht wird.The method according to the invention is preferably used in addition to an anti-lock braking system (ABS) and / or a braking force distribution control system and / or an integral braking system. Through a combination of these control strategies, the vehicle control is better matched to the corresponding driving situation, which increases driving safety.
Die Erfindung umfasst auch eine Vorrichtung zur Antriebsschlupfregelung eines motorisierten Einspurfahrzeugs mit einer Steuereinrichtung, in welcher ein erfindungsgemäßes Verfahren durchgeführt wird.The invention also includes a device for traction control of a motorized single-track vehicle with a control device in which a method according to the invention is carried out.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung anhand von Figuren.Further preferred embodiments of the invention will become apparent from the subclaims and the following description with reference to figures.
Es zeigen schematischIt show schematically
Während starker Fahrzeugbeschleunigungen können die Antriebsräder aufgrund mangelnder Reibwerte zwischen Reifen und Fahrbahnoberfläche durchdrehen, also in einen Antriebsschlupf sT gehen. Dies führt dazu, dass die verfügbaren Seitenführungskräfte Fy an den Antriebsrädern stark abnehmen und das Fahrzeug instabil werden kann. Besonders bei Einspurfahrzeugen (z. B. Motorrädern oder Motorrollern) kann dies wiederum ein seitliches Wegrutschen des Fahrzeugs mit schweren Unfallfolgen durch Manövrierunfähigkeit, Sturz oder andere Kollisionen bewirken.During strong vehicle accelerations, the drive wheels can spin due to lack of friction between the tire and the road surface, so go into a drive slip s T. As a result, the available cornering forces F y on the drive wheels greatly decrease and the vehicle may become unstable. Especially with single-track vehicles (eg motorcycles or scooters), this in turn can cause the vehicle to slip sideways with serious consequences of accidents due to maneuverability, crash or other collisions.
Bei Zweispurfahrzeugen (z. B. Pkw: Personenkraftwagen) wird üblicherweise eine Antriebsschlupfregelung (auch Traction Control System (TCS) genannt) verwendet, welche ein starkes Durchdrehen der Antriebsräder verhindern soll. Die TCS-Regelfunktion sorgt dabei nicht nur für eine verbesserte Fahrstabilität sondern auch für eine erhöhte Traktion mit verbesserter Fahrzeugbeschleunigung, speziell auf Fahrbahnen mit Reibwertflecken. In
Anhand von
Bei Einspurfahrzeugen ergeben sich bei der Antriebsschlupfregelung andere Anforderungen als bei Zweispurfahrzeugen. Da die betrachteten Einspurfahrzeuge nur ein Antriebsrad umfassen (üblicherweise das Hinterrad), ist für die Sicherheit des Einspurfahrzeugs eine ausreichende, stabilisierende Seitenkraft dieses Antriebsrades wichtig. Dabei kann, anders als beim Zweispurfahrzeug, kein Moment auf das andere Antriebsrad übergekoppelt werden. Auch liegt ein prinzipieller Nachteil eines TCS-Bremseingriffs darin, dass er einen Verschleiß von Bremse und Antrieb bewirkt, da Bremse und Motor gegeneinander arbeiten. Außerdem dauert der aktive Aufbau eines ausreichenden Bremsdrucks von etwa 30 bis 50 bar durchaus bis zu 80 oder 100 ms. In dieser Zeit kann das mit hohem Momentenüberschuss angetriebene Rad leicht bis zu 30 oder 40 km/h überdrehen, was zum massiven Zusammenbruch der Seitenführungskraft mit seitlichem Wegrutschen des Einspurfahrzeugs führt.For single-track vehicles arise in the traction control other requirements than for two-track vehicles. Since the considered single-track vehicles comprise only one drive wheel (usually the rear wheel), a sufficient, stabilizing lateral force of this drive wheel is important for the safety of the one-track vehicle. In this case, unlike the two-track vehicle, no moment can be coupled to the other drive wheel. Also, a principal disadvantage of a TCS brake intervention is that it causes wear of the brake and drive, as brake and motor work against each other. In addition, the active construction of a sufficient brake pressure of about 30 to 50 bar takes up to 80 or 100 ms. During this time, the high torque surplus wheel can easily overturn up to 30 or 40 km / h, resulting in massive collapse of the cornering force with the single-track vehicle slipping sideways.
Anhand von
Bevorzugt wird das Antriebsrad des Einspurfahrzeugs in den stabilen Bereich vor, insbesondere deutlich vor, dem Reibwertmaximum (Kraftschlussgrenze), d. h. bei kleineren Antriebsschlupfwerten sT, geregelt. Hierzu wird der Antriebsschlupfschwellenwert λS entsprechend klein gewählt. Vorteilhafterweise wird die Schlupfschwelle λS so klein gewählt, dass das Antriebsrad immer im stabilen Bereich (also vor dem Reibwertmaximum) bleibt.Preferably, the drive wheel of the single-track vehicle is in the stable area before, in particular clearly before, the Reibwertmaximum (adhesion limit), ie at smaller traction slip values s T , regulated. For this purpose, the traction slip threshold λ S is selected to be correspondingly small. Advantageously, the slip threshold λ S is selected to be so small that the drive wheel always remains in the stable range (ie, before the friction coefficient maximum).
Der Schwellenwert λS wird beispielsgemäß unterhalb der regelungstechnischen Instabilitätsschwelle gewählt, d. h. vor dem Maximum (der Kraftschlussgrenze) der Längskraftkennlinie Fx bzw. der μ-Schlupf-Kurve.The threshold value λ S is chosen, for example, below the control-technical instability threshold, ie before the maximum (the adhesion limit) of the longitudinal force characteristic F x or the μ-slip curve.
Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens werden für die Antriebsschlupfregelung keine Bremseingriffe durchgeführt und das Antriebsrad wird allein mittels einer Motorregelung in ein vorgegebenes (Soll) Schlupfband eingeregelt. Dies ist schnell, energiesparend und ohne erhöhten Verschleiß möglich. Besonders vorteilhaft ist hierbei, dass mit einem Motoreingriff üblicherweise eine wesentlich schnellere Reaktion zu erreichen ist, sodass das durchdrehende Antriebsrad bereits bei ca. 10 km/h Traktionsschlupf gestoppt werden kann.According to a first exemplary embodiment of the method according to the invention, no braking interventions are carried out for the traction control and the drive wheel is adjusted solely by means of a motor control into a predetermined (desired) slip band. This is fast, energy-saving and possible without increased wear. It is particularly advantageous in this case that with a motor intervention usually a much faster reaction is to be achieved, so that the spinning drive wheel can already be stopped at about 10 km / h traction slip.
Die Schlupfschwelle λS wird beispielsgemäß als Funktion des Fahrbahnreibwerts vorgegeben (z. B. berechnet). Vorteilhafterweise wird bei höheren Reibwerten mehr Traktionsschlupf zugelassen, während bei sehr geringen Reibwerten versucht wird, den Traktionsschlupf in den Stabilphasen nahezu auf 0 zu regeln. Der Fahrbahnreibwert wird dazu z. B. anhand der erreichten Fahrzeugbeschleunigung abgeschätzt.By way of example, the slip threshold λ S is predefined (for example calculated) as a function of the road friction coefficient. Advantageously, more traction slip is allowed at higher coefficients of friction, while at very low friction values it is attempted to control the traction slip in the stability phases to almost zero. The road friction coefficient is z. B. estimated based on the achieved vehicle acceleration.
Eine Regelung alleine mittels einer Motorregelung wird z. B. in Einspurfahrzeugen durchgeführt, deren Motorsteuergerät über eine Schnittstelle verfügen, mit der definierte Soll-Motormomente von extern (also von der TCS-Regelung) exakt, z. B. über eine Drosselklappenverstellung, vorgegeben werden können (E-Gas). Beispielhafte zeitliche Verläufe von Geschwindigkeiten und Motormomenten für den Fall einer TCS-Regelung mittels Beeinflussung des Motormoments für ein Einspurfahrzeug mit E-Gas sind schematisch in
Zum Zeitpunkt
Beispielsgemäß wird die Schlupfschwelle, insbesondere die Schlupfschwelle λS innerhalb der Regelung nach dem ersten Regelungseingriff, so niedrig angesetzt, dass das Rad gar nicht oder nur für kurze Zeit in eine Instabilitätsphase oberhalb der Kraftschlussgrenze eintritt. Der Antriebsschlupf bleibt so immer oder fast immer in einem Schlupfbereich vor dem Maximum der jeweiligen Längskraftkennlinie bzw. μ-Schlupf-Kurve.According to the example, the slip threshold, in particular the slip threshold λ S within the control after the first control intervention, is set so low that the wheel does not enter or only for a short time in an instability phase above the adhesion limit. The traction slip thus always or almost always remains in a slip range before the maximum of the respective longitudinal force characteristic curve or μ-slip curve.
Bei Kurvenfahrt sollten Phasen mit deutlichem Radschlupf ganz vermieden werden, indem nicht mehr versucht wird, das Durchdrehmoment zyklisch anzufahren, solange die Kurvenfahrt aufrecht erhalten bleibt. Hierzu wird, wenn z. B. anhand eines gemessenen oder berechneten Schräglagewinkels oder einer gemessenen oder berechneten Querbeschleunigung eine Kurvenfahrt erkannt wird (Schräglagewinkel oder Querbeschleunigung ist größer als ein vorgegebener Schwellenwert), kein Motormomentenaufbau nach einer schnellen Reduzierung des Motormoments durchgeführt. Es wird z. B. solange kein Momentenaufbau durchgeführt, bis die Kurvenfahrt beendet ist, insbesondere der Schräglagewinkel oder die Querbeschleunigung unter einen vorgegebenen (zweiten) Schwellenwert gefallen ist.When cornering, phases with significant wheel slip should be completely avoided by no longer attempting to cyclically drive the torque, as long as the cornering is maintained. For this purpose, if z. B. is detected on the basis of a measured or calculated skew angle or a measured or calculated lateral acceleration cornering (skew angle or lateral acceleration is greater than a predetermined threshold), no engine torque build-up after a rapid reduction of the engine torque performed. It is z. B. as long as no torque build-up performed until the cornering is completed, in particular the banking angle or the lateral acceleration has fallen below a predetermined (second) threshold.
Die Modulation von Motormomentenaufbau und/oder Moteormomentenabbau kann gestuft (gepulst, wie in
Verfügt das Motorsteuergerät des Einspurfahrzeuges über eine rein digital wirkende Motorschnittstelle, die nur eine komplette Freigabe des vom Fahrer angeforderten Motormoments oder eine komplette Abschaltung der Motorleistung über eine Zylinderabschaltung erlaubt, so wird gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Antriebsschlupfregelung mittels Beeinflussung des Motormoments und des Bremsdrucks des Antriebsrades durchgeführt, falls die Auslegung des Bremssystems einen aktiven Druckaufbau an dem Antriebsrad erlaubt. Beispielhafte zeitliche Verläufe von Geschwindigkeiten, Bremsdruck und Motormomenten für den Fall einer Antriebsschlupfregelung mittels Beeinflussung des Motormoments (bei digitaler Schnittstelle) und des Bremsdrucks sind in
Zum Zeitpunkt
Nach einer kurzen Zeitdauer, welche zur Einregelung benötigt wird, sind die Abweichungen der Radgeschwindigkeit
Der in das Antriebsrad eingespeiste Bremsdruck P überschreitet beispielsgemäß einen Maximalwert Pmax nicht, welcher vorzugsweise eine Funktion des Fahrer-Wunschmoments MFahrer ist:
Beispielsgemäß erfolgt eine Zylinderabschaltung nur in kurzen Phasen, um eine einigermaßen homogene Beschleunigungscharakteristik des Fahrzeugs zu gewährleisten, da bei einer zu langen Abschaltung das Antriebsmoment M wegfällt und der Motor ein Schleppmoment auf den Antriebsstrang ausübt, welches das Antriebsrad in den Bremsschlupf zwingen kann. Der Motor benötigt auch nach jeder Zylinderabschaltung eine gewisse Erholzeit, um wieder Moment M aufzubauen. Deshalb wird die Zylinderabschaltungs-Anforderung Z_aktiv beispielsgemäß möglichst früh zurückgenommen, wenn erkennbar ist, dass der Antriebsschlupf sT des zuvor durchdrehenden Rades wieder abnimmt. Wenn das Motormoment wieder freigegeben wird, dreht das Rad zu Beginn der Regelung wieder recht schnell durch, falls sich die Fahreranforderung MFahrer oder/und der Fahrbahnreibwert μ nicht geändert hat/haben. Mit dieser digitalen Eingriffsart in den Motormomentenverlauf wird daher eine recht hohe Regelfrequenz von wechselnden Abschalt- und Freigabephasen notwendig. Da sich die Motormomentenausbildung stark nichtlinear bei einem Eingriff über die Zylinderabschaltung verhält, ist eine TCS-Regelung nur direkt über Zylinderabschaltungen bei Erkennen einer Durchdrehneigung nicht sinnvoll. Daher werden beispielsgemäß, wie oben bereits ausgeführt, Bremseneingriffe durchgeführt.By way of example, a cylinder deactivation takes place only in short phases, in order to ensure a reasonably homogeneous acceleration characteristic of the vehicle, since in a too long shutdown, the drive torque M is omitted and the engine exerts a drag torque on the drive train, which can force the drive wheel in the brake slip. The engine also needs a certain recovery time after every cylinder deactivation in order to rebuild torque M. Therefore, the cylinder deactivation request Z_aktiv is withdrawn as early as possible, for example, if it can be seen that the traction slip s T of the previously spinning wheel is decreasing again. When the engine torque is released again, the wheel rotates again quite quickly at the beginning of the control, if the driver demand M driver or / and the road friction coefficient μ has not changed. With this digital intervention mode in the engine torque curve therefore a fairly high control frequency of changing shutdown and release phases is necessary. Since the engine torque training behaves strongly nonlinear in an intervention on the cylinder deactivation, a TCS control only directly via cylinder shutdowns when detecting a tendency to spin is not useful. Therefore, for example, as already stated above, brake interventions are performed.
Insbesondere bei Einspurfahrzeuge, bei welchen nur eine digitale Motorschnittstelle vorhanden ist und kein aktiver Bremseingriff möglich ist, wird eine Antriebsschlupfregelung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel durchgeführt. Hierbei wird ein Motorsollmomentenverlauf vorgegeben und mit digitalen Eingriffen ein quasi-analoger Motoristmomentenverlauf erzielt, welcher dem Sollmomentenverlauf möglichst nahe kommt. Beispielhafte zeitliche Verläufe von Geschwindigkeiten und Motormomenten für den Fall einer Antriebsschlupfregelung mittels Beeinflussung des Motormoments bei digitaler Schnittstelle, aber ohne Bremseingriffe sind in
Während der Regelung werden, z. B. bei den Zeitpunkten tZ1 und tZ2, auch ohne eine sichtbare Raddurchdrehtendenz (siehe Radgeschwindigkeit
Der Verlauf der Radgeschwindigkeit
Das Motoristmoment
In
Beispielsgemäß wird die Schlupfschwelle λS zur Erkennung einer Raddurchdrehneigung entsprechend des in
Die Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit vFzg wird beispielsgemäß anhand der Drehgeschwindigkeit des Vorderrades bestimmt. Z. B. wird hierzu das Signal eines Raddrehzahlsensors am Vorderrad ausgewertet. Für ein Einspurfahrzeug mit angetriebenem Hinterrad kann die Fahrzeuggeschwindigkeit sehr genau anhand der Vorderradgeschwindigkeit bestimmt werden.The vehicle reference speed v Fzg is determined according to the example based on the rotational speed of the front wheel. For example, the signal of a wheel speed sensor on the front wheel is evaluated for this purpose. For a single-track vehicle with a driven rear wheel, the vehicle speed can be determined very accurately based on the front wheel speed.
Beispielsgemäß wird eine zweite Schlupfschwelle λerst für einen ersten TCS-Regelungseingriff herangezogen, welche höher gewählt ist als die kleine, oben beschriebene Schlupfschwelle λS, welche innerhalb der Regelung (also für einen zweiten oder weiteren Regelungseingriff) herangezogen wird. Hierdurch werden Fehlanregelungen vermieden, welche sonst durch kurzfristige Schlupfeinläufe, z. B. beim Anfahren auf Niedrigreibwert, hervorgerufen würden.According to the example, a second slip threshold λ is only used for a first TCS control intervention, which is selected to be higher than the small slip threshold λ S described above, which is used within the control (ie for a second or further control intervention). This Fehlanregelungen be avoided, which otherwise by short-term slip enemas, z. B. when starting on low friction, would be caused.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird innerhalb der Regelung, also bei Verwendung einer kleinen Schlupfschwelle λS, zusätzlich die Fahrervorgabe (Gas-Anforderung des Fahrers) zur Erkennung der Notwendigkeit eines Regelungseingriffs, insbesondere Motoreingriffs, und/oder zur Entscheidung, ob die kleine Schlupfschwelle λS beibehalten werden soll, berücksichtigt. Auch hierdurch wird die Gefahr von Fehleingriffen reduziert. Nur wenn die Fahrervorgabe (Momentenanforderung des Fahrers) auf eine Fortsetzung der Antriebssituation mit möglicher Schlupfgefahr schließen lässt, wird die kleine Schlupfschwelle λS beibehalten.According to a further embodiment, within the control, ie when using a small slip threshold λ S , additionally the driver default (throttle request of the driver) to detect the need for a control intervention, in particular engine intervention, and / or to decide whether the small slip threshold λ S should be maintained. This also reduces the risk of incorrect operations. Only if the driver specification (moment requirement of the driver) indicates a continuation of the drive situation with possible danger of slipping, the small slip threshold λ S is maintained.
Die TCS-Regelung prüft vorteilhafterweise immer wieder zyklisch, ob die Durchdrehtendenz des Antriebsrades ohne Reduzierung des effektiven Antriebsmoments noch existiert. Hierzu wird der Eingriff zumindest schrittweise zurückgenommen, d. h. das vom Fahrer angeforderte Motormoment wird allmählich wieder freigegeben bzw. ein aktiv eingespeister Bremsdruck wird langsam reduziert. Solange sich die Antriebsverhältnisse (Fahrervorgabe und Fahrbahnreibwert) nicht geändert haben, wird sich immer wieder eine Neigung zum Durchdrehen des Rades einstellen und einen erneuten Eingriff der TCS-Regelung bewirken.The TCS control advantageously checks cyclically again and again whether the tendency of the drive wheel to rotate is still present without reducing the effective drive torque. For this purpose, the intervention is at least gradually withdrawn, d. H. the engine torque requested by the driver is gradually released again or an actively fed brake pressure is slowly reduced. As long as the drive conditions (driver specification and road friction coefficient) have not changed, there will always be an inclination to spin the wheel and cause a renewed intervention of the TCS control.
Bevorzugt regelt das Antriebsschlupfregelsystem für Einspurfahrzeuge im Falle eines vom Fahrer angeforderten Motormomentenüberschusses das zum Durchdrehen neigende Antriebsrad durch geeignete Reduzierung des Motormomentenüberschusses in einen sehr kleinen Antriebsschlupfbereich, der möglichst immer oder für möglichst lange Zeitintervalle im stabilen Bereich der Längskraftkennlinie des Reifens des Antriebsrades, also vor dem Reibwertmaximum, liegt, wobei die zeitliche Dauer der Stabilphasen länger gewählt wird als die der Instabilitätsphasen.Preferably, the traction control system for single-track vehicles in the case of requested by the driver engine torque override the tendency to spin drive wheel by suitable reduction of engine torque surplus in a very small traction slip area, as possible or for the longest possible time intervals in the stable region of the longitudinal force characteristic of the tire of the drive wheel, ie before Reibwertmaximum, lies, wherein the time duration of the stable phases is chosen to be longer than that of the instability phases.
Die Relation von zeitlicher Länge der Instabilphasen zur Länge der Stabilphasen wird beispielsgemäß abhängig vom erkannten Fahrbahnreibwert und/oder abhängig vom Fahrmanöver ausgeführt, wobei bei kleineren Reibwerten und/oder Manövern, die mehr Reifenseitenkraft erfordern (z. B. Kurvenfahrten etc.) grundsätzlich längere Stabilphasen durchgeführt werden.The relation of the time length of the unstable phases to the length of the stable phases is carried out, for example, as a function of the detected road friction coefficient and / or depending on the driving maneuver, with smaller coefficients of friction and / or maneuvers, the require more tire side force (eg cornering, etc.) in principle, longer periods of stability to be performed.
Der Motormomentenüberschuss wird vorteilhafterweise bei Auftreten einer Raddurchdrehtendenz durch direkte Beeinflussung der Motorsteuerung abgebaut und nach Ausregelung der Raddurchdrehtendenz wieder schrittweise aufgebaut, indem das Antriebsschlupfregelsystem dem Motorregler einen geeigneten Momentenverlauf vorgibt, falls der Motorregler über eine derartige Schnittstelle mit variabler Drosselklappenverstellung verfügt (z. B. sog. E-Gas).The engine torque surplus is advantageously reduced by a direct influence on the engine control upon occurrence of a Raddurchdrehtenden and after adjustment of Raddurchdrehtendenz again gradually by the traction control system provides the engine governor a suitable torque curve, if the engine controller has such an interface with variable throttle adjustment (eg E-gas).
Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel wird der Motormomentenüberschuss möglichst schnell abgebaut, um ein langes Durchdrehen des Rades zu verhindern und anschließend nach erfolgter Ausregelung der Raddurchdrehtendenz langsam wieder aufgebaut, wobei der Gradient des Aufbaus von der vom Fahrer vorgegebenen Gasstellung und/oder vom erkannten Fahrbahnreibwert und/oder davon abhängt, ob sich die Regelung bereits wieder nah am zu erwartenden Durchdrehmoment befindet.According to another embodiment, the engine torque surplus is reduced as quickly as possible in order to prevent long wheel spin and then slowly rebuilt after the adjustment of Raddurchdrehtendenz, the gradient of the structure of the driver's default throttle position and / or the detected Fahrbahnreibwert and / or depends on whether the control is already close to the expected torque.
Beispielgemäß wird der Motormomentenüberschuss durch direkte Beeinflussung der Motorsteuerung abgebaut, indem das Antriebsschlupfregelsystem dem Motorregler zu definierten Zeitpunkten vorgibt, eine Zylinderabschaltung durchzuführen, falls der Motorregler über eine derartige rein digital arbeitende Schnittstelle verfügt.By way of example, the engine torque surplus is reduced by directly affecting the engine control by the traction control system at defined times predetermines the engine controller to perform a cylinder shutdown, if the engine controller has such purely digitally operating interface.
Zwecks Abbaus des Motormomentenüberschusses wird bevorzugt nicht nur eine Beeinflussung der Motorsteuerung eingesetzt, sondern auch die Bremse des überdrehenden Antriebsrades mit einem Bremsdruck zur teilweisen Kompensation des Motormomentenüberschusses beaufschlagt. Dies wird speziell im Falle einer rein digitalen Motorschnittstelle durchgeführt, die nur eine vollständige Wegschaltung des Motormoments erlaubt. Indem der Bremsdruck möglichst konstant in der Bremse aufrecht erhalten wird, solange die Gefahr eines Raddurchdrehens gegeben ist, wird ein homogeneres Beschleunigungsverhalten des Einspurfahrzeugs erreicht.For the purpose of reducing the engine torque surplus, it is preferable not only to influence the engine control, but also to apply a brake pressure to the brake of the over-rotating drive wheel to partially compensate for the engine torque surplus. This is especially done in the case of a purely digital motor interface, which allows only a complete elimination of the engine torque. By the brake pressure is maintained as constant as possible in the brake, as long as the risk of wheel spin is given, a more homogeneous acceleration behavior of Einspurfahrzeugs is achieved.
Eine Gefahr eines erneuten Raddurchdrehens wird beispielsgemäß anhand der Gasstellung, die der Fahrer vorgibt, ermittelt.A risk of a renewed wheel spin is determined according to the example based on the throttle position that dictates the driver.
Gemäß einer anderen Ausführungsbeispiel wird der in das zum Überdrehen neigende Antriebsrad eingespeiste Bremsdruck immer wieder um einen kleinen Betrag erhöht, wenn ein erneutes Raddurchdrehen erkannt wird, aber – wenn das Durchdrehen ausgeregelt wurde – nicht sofort wieder anteilig abgebaut, sondern erst schrittweise reduziert, wenn eine gewisse Wartezeit überschritten ist, innerhalb der ein erneutes Durchdrehen erwartet wird.According to another embodiment, the brake pressure fed into the drive wheel, which tends to overspeed, is repeatedly increased by a small amount when a new wheel spin is detected, but - when the spin was corrected - not immediately proportionately reduced, but only gradually reduced when a certain waiting time is exceeded within which a re-spin is expected.
Im Falle einer rein digitalen Motorschnittstelle des Einspurfahrzeuges, die nur eine Zylinderabschaltung erlaubt, und wenn das Einspurfahrzeug nicht für einen aktiven Bremsdruckaufbau am Antriebsrad ausgelegt ist, wird versucht, einen für die Antriebsschlupfregelung idealen analogen Momentenverlauf zu erzielen, indem der gewünschte analoge Sollmomentenverlauf einer inneren Regelschleife vorgegeben wird, die diesen mit einem gemessenen oder aus einem Modell gewonnenen Istmomentenverlauf vergleicht und mit Hilfe der digitalen Eingriffe den Sollmomentenverlauf durch den Istmomentenverlauf annähert.In the case of a purely digital engine interface of the Einspurfahrzeuges, which allows only a cylinder deactivation, and if the Einspurfahrzeug is not designed for an active brake pressure build-up on the drive, an attempt is made to achieve an ideal for the traction control analog torque curve by the desired analog nominal torque curve of an inner loop is given, which compares this with a measured or derived from a model Istmomentenverlauf and approximates the desired torque curve through the Istmomentenverlauf with the help of digital interventions.
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